中国电网雷电定位系统与雷电监测网

雷电定位系统是近20年来在雷电工程技术领域应用最广泛的雷电监测技术手段。在雷电定位技术及其系统自主研发以及雷电监测网的建设上,中国属起步早、持续性好、已建的监测覆盖区域大、积累监测资料长的雷电监测大国,我国电力系统率先并持续开展了雷电监测,并建有覆盖国土面积大部分的全国雷电监测网。为了总结其经验,全面介绍了我国电网雷电定位系统和雷电监测网的发展概况和现状;详细阐述了我国电网雷电监测技术、水平以及雷电监测网。从雷击故障点快速定位、雷击事故鉴别、雷电参数统计、防雷水平评估和雷电预警5个方面论述了雷电监测网在我国电网中发挥的重要作用,并对今后雷电定位系统和雷电监测网的发展提出了展望。     

雷电参数统计分析

雷电参数对于雷电防护和绝缘配合具有决定性的意义,人们为了得到雷电流参数进行了长时间的测量,得到了大量的数据。对于雷电流的重要参数进行统计分析,这些参数包括:雷电发生参数、雷电流幅值、雷电波形参数和放电参数。各地雷电参数有比较大的差距,气候、海拔、纬度对雷电参数影响很大。绝大多数雷电都是负极性的,与负极性雷电相比,正极性雷电的幅值、波前时间、半波时间、放电量和发生单闪的概率都大得多,这对雷电的防护和对今后的雷电测量有指导性的意义。     

雷电参数统计方法

我国雷电参数十分匮乏,传统的雷电参数不能全面地反映全国各个区域的雷电活动特征,但电网雷电监测网（CGLDN）长期积累的海量雷电监测数据已成为雷电参数统计的基础资料。为了正确统计基于雷电定位系统测量数据的雷电参数,在介绍和分析了雷电监测资料的基础上,提出了雷电监测资料统计样本库的概念和处理方法;提出了适用于基于现代雷电自动监测资料的雷电日、地闪密度、地面落雷密度、地闪频数的网格统计法;     

雷电参数统计方法

我国雷电参数十分匮乏,传统的雷电参数不能全面地反映全国各个区域的雷电活动特征,但电网雷电监测网(CGLDN)长期积累的海量雷电监测数据已成为雷电参数统计的基础资料。为了正确统计基于雷电定位系统测量数据的雷电参数,在介绍和分析了雷电监测资料的基础上,提出了雷电监测资料统计样本库的概念和处理方法;提出了适用于基于现代雷电自动监测资料的雷电日、地闪密度、地面落雷密度、地闪频数的网格统计法;提出了与传统气象资料的比对研究的方法和条件,推荐了适用于雷电流幅值分布的数学表达式。建立一个科学、规范的分析和统计方法,对我国已经展开的大规模雷电参数及其分布的统计研究具有重要意义。     

南方电网雷电定位系统及其应用

雷击是影响南方电网运行的重要因素,雷电定位系统是研究雷电规律和指导电网输变电设备防雷的有效手段。介绍了南方电网雷电定位系统的联网必要性、整体结构、站址优化、应用系统、及其在输电线路雷击故障点巡查、输变电设备故障原因分析、雷电活动规律研究等方面的应用情况。南方电网雷电定位系统实现了南方五省区雷电探测数据联网及共享,开发了服务于全网的雷电定位信息WEB应用系统和雷电参数统计分析专家系统,依据全网探测站布点情况、雷电探测精度要求,进行了全网探测站布点优化,广东、广西、云南三省省内雷电定位精度优于1km的覆盖率分别提升了149%、16%、103%。系统自投运以来,在南方电网区域内积累了海量雷电活动数据,可有效指导输变电设备雷击故障分析、南方电网雷电活动规律研究及输电线路差异化防雷。     

国际防雷研究进展及前沿述评

结合第32届国际雷电防护会议(ICLP2014)与近年雷电物理领域的研究动态,对雷电物理与现象、雷电定位与观测技术、雷电活动与特性、雷电电磁效应与暂态过程、多领域(电力系统、运输系统、新能源、电子通讯设备等)雷电防护等方面的研究前沿进展进行了总结与分析。主要结论为:1)雷电观测技术依然发展迅速,其广泛应用获取了大量雷电活动规律与特性参数,并初步揭示了雷电发展中的高能物理过程;上行雷现象得到越来越多关注,超特高压输电线路雷击风险与上行先导密切相关。2)对雷电过程中若干基本物理现象的解释仍未形成共识,风力发电等新领域的雷电防护问题仍处于起步阶段。3)观测技术的探测灵敏度、准确性、时空分辨率需进一步提高,以获取更为精细的雷电过程参数;雷电起始、先导梯级发展、上行先导的机理与模型仍有待深入研究;新能源、智能电网等新领域的雷电防护问题可能成为新的热点。     

输电线路雷电防护技术研究(一):雷电参数

充分了解输电线路的实际雷电特性是线路防雷的基础。为此,在全面分析目前国内外现有的雷电参数获取方法的基础上,分析了与输电线路防雷分析、设计紧密相关的雷电日、地面落雷密度、雷电流幅值及雷电流波形等雷电参数的研究现状及存在的问题。作者开发的雷电流波形监测装置已在山东泰安输电线路安装,并已成功捕捉到了我国第1个与CIGRE推荐波形相似的雷电流波形。分析表明:雷电活动具有明显的地域性,目前我国雷电防护方面需要开展的工作是应充分利用雷电定位系统监测数据,统计分析得到不同区域的年雷电日、地面落雷密度及雷电流幅值分布,另外应在不同地区、不同电压等级的典型输电线路易击杆塔上安装一定数量的雷电流波形监测装置,监测积累我国的实际雷电流波形及幅值特性,同时实现对雷电定位系统雷电流幅值监测的标定和校核,使我国电力系统的雷电防护做到有的放矢。     

基于雷电监测的高海拔地区电磁场信号传播规律研究

雷电监测定位系统是目前雷电探测领域最常用的监测技术手段,利用广域雷电监测技术基础平台,在雷击故障点快速定位、雷击事故鉴别、雷电短时预警等技术得到了广泛的应用;本文通过云南雷电定位系统实测的地闪雷电电磁场信号,利用数据统计归“1”法分析各种路径下雷电电磁波信号幅值变化特征,并将数据统计和江苏平原地区数据对比,找出雷电广域传播特性的共性,提出高海拔地区雷电电磁波传播规律,为雷电监测工程化参数研究提供数据支持。     

雷电的危害及实例分析

本文综述了雷电的形成及特性,雷电流参数。详细介绍了直击雷、雷电感应和雷电流侵入产生的危害,对雷电危害的实例作了分析。     

雷电日统计方法

为更好应用雷电定位系统的自动监测数据统计雷电日参数,在比较多年气象雷电资料与自动监测数据异同性基础上,提出了一种新的适用于自动监测数据雷电日参数统计的方法—网格法,它延续了传统雷电日的概念,是人工统计到自动统计的过渡。统计分析福建13 a气象雷电资料和5 a雷电定位系统监测数据的结果表明,网格法划分统计区域详细、合理,其雷电日统计值与传统气象雷电日有可比性。长期气象雷电日资料是选定网格大小的参考标尺,福建取0.15°×0.15°网格统计值为其年平均雷电日,取0.2°×0.2°网格统计值为其最大雷电日。     

广州地域1999～2008年地闪密度图及雷电参数分析

为掌握高雷区雷电活动规律,以广州地区1999~2008年间雷电定位数据为基础,利用雷电参数统计技术及综合分析平台,结合GIS系统,详细研究了广州地域地闪总数、地闪密度、雷电幅值、雷电幅值概率分布及雷电日等重要雷电参数。研究表明广州地区地闪分布季节性明显,54%~83%的地闪主要集中在夏季;地闪密度空间分布具有较强的规律性,与海拔高度关系密切,相比雷电日更能科学反映实际雷电活动分布和变化特征;正负极性雷电流幅值均有明显的集中性。以广州电网500 kV蓄增甲线为例,分析得到走廊沿线雷电活动与雷击故障具有较强的相关性,对于解决高雷区长期电网防雷难题更有指导意义。     

基于过程的输电线路雷电活动描述新方法

传统雷电数量强度的描述方法是基于单次落雷的雷电日作为统计单位。但以雷电次数、雷电日指标衡量雷电活动,无法反映出区域内雷电活动的过程信息,特别是一年中雷电分散在多少次雷电活动过程以及每次过程中雷暴团运动与线路之间的方位关系。为此,提出了一种基于过程计量单位的输电线路雷电活动描述方法。该方法将统计时间段平均划分为若干连续时间片,统计时间片内线路区域的雷击次数,得到统计时间段内雷电次数曲线。运用小波平滑处理曲线,除去雷电过程瞬时减弱对曲线产生的噪声影响,准确截取雷电过程起止时间点。最后,利用聚类提取每次过程中雷暴中心并依据雷暴中心距离关系分别追踪运动轨迹。以湖北省一条线路开展实验,结果表明该方法准确地得出该线路区域2013年、2014年各有19、15次雷电过程,并追踪出每次雷电过程的雷暴团运动轨迹,验证了算法的有效性。     

电网雷电大数据采集系统研发

随着中国电网雷电监测预警网中雷电相关探测设备规模不断扩大,为提升雷电数据采集的实时性、完整性和准确性,研发了电网雷电大数据采集系统。阐述了雷电大数据的产生,分析了现有雷电数据采集方案存在的问题,说明了基于分布式集群的系统关键技术方案,介绍了雷电大数据采集系统具体实现的功能,并选择某省电网进行系统的部署及应用。应用效果表明,提出的电网雷电大数据采集系统能显著提升数据采集性能,同时具备全方位监控、智能化运维等特点,为雷电数据采集设备提供了统一的、稳定的、可扩展的数据接入平台,对电网雷电监测预警网的安全稳定运行具有重要意义。     

中国电网雷电监测与防护亟待研究的关键技术

为了加强电网的雷电监测与防护,减少雷害事故,保证电网安全,建设坚强电网,全面介绍了中国电网雷电监测与防护技术水平的现状,提出了电网雷电监测与防护技术领域亟待开展研究的6项关键技术,包括雷电流直接测量、雷电辐射电磁场传播特性、全数字化雷电探测、雷电参数统计、防雷差异化分析方法以及雷电屏蔽模拟试验技术。详细介绍了开展这些关键技术研究的目的、意义和思路。指出尽快开展这些关键技术研究将获得目前全世界都普遍缺乏的雷电流实测参数,提升中国雷电监测网的探测效率和定位精度,描绘出中国不同区域的雷电活动特性,更准确地分析和评价输电线路防雷性能,为科学评价输电线路雷电屏蔽措施的屏蔽效能提供有效手段,并为中国相关防雷标准和规程的制修订提供基础参数和依据。     

500 kV架空线路雷电过电压与冲击接地电阻关系

为考虑雷击架空输电线路后,雷电流在避雷线、杆塔、接地网和土壤中的动态散流过程,建立了输电线路-杆塔-接地网一体化雷电全波电磁暂态模型,计算冲击接地电阻和反击过电压。基于全波电磁暂态模型,从冲击接地的概念出发,将土壤电阻率、雷电流波前时间和幅值对输电线路的影响直接反映在雷电过电压上,对雷电过电压与冲击接地电阻计算公式进行拟合。研究表明：波前时间减小和土壤电阻率增大均会使冲击接地电阻值与雷电过电压增大。不考虑火花效应时的冲击接地电阻值与雷电流幅值无关,雷电过电压随雷电流呈正比例增大。在进行接地网设计时,应考虑能使雷电过电压值下降的接地网射线的有效长度。     

新一代雷电定位系统的建设与应用

雷电定位系统根据雷电规律和参数,形成全国雷电定位大数据,进而实现输变电设备准确有效的防雷减灾和故障点的查找及抢修。从雷电定位系统现状入手,介绍新一代雷电定位系统的结构特点、建设和联网方案。     

惠州地区雷电参数统计分析

雷电定位系统在输电线路雷击故障查询中得到了广泛地应用,是研究雷电的先进手段。根据广东省雷电定位系统1999-2007年间积累的数据,利用ArcGIS软件,从整个广东省的雷电数据中筛选出惠州地区的数据,对该地区落雷次数、雷暴日、雷电流幅值等雷电参数进行统计分析,分析雷电参数随时间变化以及各行政区域之间的差异,建议提高惠州地区防雷设计标准,加强现有线路的防雷改造。     

青海电网建设第二代雷电监测系统提高电网防灾能力

正近期,国家电网青海公司已着手开展第二代雷电监测系统建设的前期准备工作,进一步完善公司雷电监测系统使用功能,有力提升青海电网雷电防护水平,将雷电对电网的危害降到最低程度。雷电监测系统已成为我国电网防雷减灾的基础平台,在雷击故障点快速定位、雷击事故鉴别、雷电短时预警等     

基于雷电定位系统监测数据的云南省雷电参数分析

根据雷电定位监测系统已探测的2005～2007年度云南省地闪雷电基础数据,按照分区、分等级的原则,分析了各行政区域的地闪密度、雷电流幅值累积概率曲线及雷电日统计数据,并对雷电参数在输电线路中的应用进行了探讨。     

雷电定位系统监测的河北省南部电网雷电流分布特征分析

运用雷电定位系统中的检测数据,对河北省南部电网2003—2008年雷电活动中雷电流的平均电流进行统计分析,详细探讨各区域雷电流幅值、雷电流幅值累积概率、各年和各地区雷电流幅值累积概率分布,为制定输电线路的防雷措施提供了参考。